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Thema: 2x Mosfet Halb-H-Brücke -> H-Brücke --> Leerlaufmomente beim PWM?!?

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von -schumi-
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    2x Mosfet Halb-H-Brücke -> H-Brücke --> Leerlaufmomente beim PWM?!?

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    Hallo,

    ich bastle gerade mit 2 Halb-H-Brücken-Bausteinen rum:

    IRF 7389
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    Mit 2 solcher Bausteine kann man ja dann eine vollwertige H-Brücke bauen:
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Name:	IRF7389_H-Bruecke.jpg
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    Soweit, sogut...

    Um den Motor auszuschalten müssen beide Leitungen (Rechts-/Linkslauf) den gleichen Pegel haben, dann liegt an beiden Polen des Motors entweder +5V oder GND an.

    Und da liegt auch schon das Problem:
    PWM besteht ja daraus den Motor ganz schnell aus- und anzuschalten, so dass sich eine gleichmäßige, regelbare Geschwindigkeit ergibt.
    Wenn z.B. beim PWM immer der Rechtslauf kurz gesetzt wird wird der Motor während dieser Phase angetrieben. Dann wird der Motor kurz ausgeschaltet, während dieser Zeit läuft er mit dem Schwung der Rotierenden Achse weiter, dann wieder kurz angetrieben usw...

    So, in den ausgeschaltet-sein-Phasen des PWMs liegen aber beide Pole des Motors entweder an +5V oder GND. Sie sind also miteinander verbunden. Auf der Achse sind Spulen mit den beiden Polen verbunden. Um die Spulen befinden sich Magnete. Die Achse dreht sich -> Spannung wird in die Spulen induziert -> Spannung liegt an den 2 Polen des Motors an (Generator) -> Spannung wird kurzgeschlossen -> Motor wird gebremst

    --->
    1. Motor beschläunigen
    2. Motor bremsen
    3. Motor beschläunigen
    4. Motor bremsen
    5. Motor beschläunigen
    usw.

    Ziemlich ineffizient...

    Ist da irgendwo ein Denkfehler? (hoffentlich...)

    Sonst müsste ich ja (damit ich quasi überkreuzt die Mosfets verbinden kann) jeweils die Eingänge der P- oder N-Mosfets mit einem Logikgatter invertieren, damit ich sie so ansteuern kann wie es meines Wissens bei Transistoren gemacht wird. Außerdem ist dann kein Kurzschlussschutz mehr da.

    Bitte sagt mir dass da irgendwo ein Fehler drin ist und der Motor nicht ständig beschläunigt und gebremst wird, sonder immer nur kurz beschläunigt und sonst nix

    Gruß
    -schumi-

  2. #2
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Nur erst mal kurz im Überblick:
    Die Größe, die das Moment des Motors bestimmt ist der Spulenstrom.
    Die PWM Frequenz sollte so groß sein, dass sich der Strom nicht wesentlich ändert.
    Die Zeitkonstante ist dabei L/R der Ankerspule. Eine Änderung von 20% ist dabei noch ganz gut, es darf auch etwas mehr sein.
    Die Stromänderung bedeutet zunächst, dass der Effektivwert des Stroms größer wird als der Mittelwert. Damit steigen die Verluste.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Das kann man auch anders sehen:

    Der Motor ist erstmal eine Induktivität. Ein einmal fließender Strom will weiterfließen. Schalte ich die Erregung ab, muss ich dem Strom eine Möglichkeit geben, weiterzufließen. Eine Weg ist, die Spule kurzzuschließen, sei es über die 5V Schiene oder über GND. Durch den Spulenwiderstand wird der Strom kleiner. Wenn er unterhalb des Wertes ist, den ich gerne hätte, schalte ich die Spule wieder an die Versorgung und der Strom steigt wieder. Durch ständiges Kurzschließen und an die Versorgung schalten der Spule bekomme ich einen mehr oder weniger konstanten Strom eingestellt.

    Es gibt auch eine andere Möglichkeit. Wenn der Strom in der Spule die gewünschte obere Grenze erreicht hat, schalte ich alles ab. Bei einer Brücke heißt das, alle Transistoren aus. Der Strom in der Spule will trotzdem weiterfließen, kann aber nicht. Also erhöht sich die Spannung der Spule soweit sie kann. Die Grenze ist dann erreicht, wenn die Bodydioden der FETs oder die Freilaufdioden durchschalten und den Strom rüchwärts in die Versorgung einspeisen.

    Das mechanische Verhalten eines Motors ist in beiden Fällen etwas unterschiedlich und hängt auch von der Last am Motor ab. Wenn die Ansteuerung von einem Prozessor kommt, kann man das leicht ausprobieren und sich für die passende Variante entscheiden.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von -schumi-
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    Danke für eure Antworten!

    Also ich hab mir eure Beiträge jeweils ~ 5x durchgelesen, und bekomme so das Gefühl dass ich mich irgendwie recht unverständlich ausgedrückt habe...

    Es geht mir auch garnicht explizit um das Drehmoment des Motors oder so, sondern nur um das Phänomen, dass sich ein Kurzgeschlossener Generator schwerer drehen lässt als einer mit in der Luft hängenden Kontakten.

    Und da bei PWM ja der Motor immer kurz angetrieben wird und sich dann auch weiterdreht bis zum nächsten schubser, ist er in der Zeit in der er sich mit dem Schwung weiterdreht ja ein Generator. Aber in der Schaltung oben sind die 2 Pole ja kurzgeschlossen wenn der Motor nicht angetrieben wird -> Motor(=Generator) dreht sich schwerer

    Ausserdem ist am Motor ja ein Kondensator dran, damit der Motor ruhiger läuft. Der wird ja bei jedem Signal des PWMs aufgeladen und in den Lücken zwischen den Signalenn wieder entladen, weil die Kontakte ja über +5V/GND kurzgeschlossen werden -> höherer Stromverbrauch (ausserdem stabilisiert der Kondensator dann nicht mehr)

    Werd mir eure Beiträge noch ein paar mal durchlesen um darauf zu kommen worauf ihr exakt hinauswollt

    Gruß
    -schumi-

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von -schumi- Beitrag anzeigen

    Und da bei PWM ja der Motor immer kurz angetrieben wird und sich dann auch weiterdreht bis zum nächsten schubser, ist er in der Zeit in der er sich mit dem Schwung weiterdreht ja ein Generator. Aber in der Schaltung oben sind die 2 Pole ja kurzgeschlossen wenn der Motor nicht angetrieben wird -> Motor(=Generator) dreht sich schwerer
    Das funktioniert etwas anders. Es geht um die "Trägheit" des Stroms in einer Induktivität und nicht um die mechanische Trägheit (Schwung). Solange man den Motor nicht solange kurzschließt, daß der Strom seine Richtung umkehrt. gibt es kein Problem.

    Die mechanische Trägheit spielt erst dann eine Rolle, wenn der Motor schneller dreht, als er angesteuert wird. Dann fließt schon mal Strom rückwärts in die Stromversorgung.

    Zitat Zitat von -schumi- Beitrag anzeigen
    Ausserdem ist am Motor ja ein Kondensator dran, damit der Motor ruhiger läuft. Der wird ja bei jedem Signal des PWMs aufgeladen und in den Lücken zwischen den Signalenn wieder entladen, weil die Kontakte ja über +5V/GND kurzgeschlossen werden -> höherer Stromverbrauch (ausserdem stabilisiert der Kondensator dann nicht mehr)
    Ein Kondensator wird nicht gebraucht. Er ist ein Speicher für Ladung (Spannung). Wenn es um Kraft geht, wie bei einem Motor, ist Strom der wichtige Parameter. Und ein Speicher für Strom ist eine Induktivität. Wenn aus konstruktiven Gründen die Induktivität eines Motors zu klein ist, wird schon mal eine Drossel in Reihe geschaltet.

    Kleine Kondensatoren dienen der Funkenlöschung des Bürstenfeuers.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von -schumi-
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    Hallo,

    DANKE! Jetzt ist die Sache schon viel klarer. D.h. in den Lücken des PWMs wo der Motor nicht direkt angetrieben wird, fließt der Strom wegen seiner Trägheit einfach ein bischen im Kreis und bremst nicht und stört auch nicht weiter.

    Jetzt verstehe ich auch Manfs Beitrag. Der Strom der im Kreis fließt wenn der Motor gerade nicht von einem PWM-Signal angetrieben wird ist ca. 20% kleiner als der wenn ein PWM-Signal den Motor gerade antreibt.

    Und den kleinen Keramikkondensator am Motor löte ich einfach runter.

    Also noch mal VIELEN VIELEN DANK!

    Gruß
    -schumi-

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Wenns nur ein kleiner Keramikkondensator ist, kann er dran bleiben. Er wirkt dann als Funkenlöscher fürs Bürstenfeuer und ist zu klein, um bei der PWM Wirkung zu zeigen.

    MfG Klebwax
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  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von -schumi-
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    Jetz is er schon ab^^

    Inszischen hab ichs auch schon ausprobiert. SMD->DIL-Adaper für 2 Mosfets, Atmega32+Brücke auf dem Steckbrett. Er fährt den Motor jetzt immer langsahm hoch und wieder runter -> perfekt :-D

    Also noch mal ein Dankeschön an euch beiden!

    Gruß
    -schumi-

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